计算机的外部存储器

算 机
磁头组件是硬盘中最精密的部位之一，它由读写磁头、传 动手臂、传动轴三部份组成。磁头是硬盘技术中最重要和关 键的一环，它采用了非接触式头、盘结构，加后电在高速旋
硬 转的磁盘表面移动，与盘片之间的间隙只有0.1～0.3um，
件 这样可以获得很好的数据传输率。
技
术
基
础
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硬磁盘的组成
术 5片以内；而另一个办法就是增加单碟容量。靠增加碟片来
计 硬盘在使用之前必须经过低级格式化、分区和高级格式化
算 三个步骤。
机 硬
1. 低级格式化 一般硬盘在出厂之前都做过低级格式化，低级格式化和操
作系统无关。
件 低级格式化的作用：低级格式化的主要作用用以下几种：
技 测试硬盘介质，对已损坏的磁道和扇区做“坏”标记。
术 写入扇区ID，清空扇区内容 ，每一块的开头部分写入一个扇
机 定并且不停高速旋转，磁头悬浮于盘片上方沿磁盘径向移动，并且不和
硬 盘片接触。后来的硬盘基本都沿用了这一结构。
件
技
术
基
础
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硬盘系统
计 硬盘的发展 算 体积： 机 5.25英寸/全高 →3.5英寸/半高(用于台式PC) 硬 2.5英寸(用于笔记本PC) 件 容量：10～40MB(8086/286) →100～500MB(386/486) 技 →1～400GB(目前) 术 连续传输速率： 100KB/s →50MB/s 基 平均寻道时间： 80ms → 5ms 础 转速： 3600转/s → 10000转/s
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硬磁盘的结构原理
计1.硬磁盘的组成
算 硬盘内部包括浮动磁头组件、磁头驱动机构、盘体及主轴
机 硬
驱动机构、前置读写控制电路和接口电路等。封装在硬盘 的净化腔体内。
件
磁头传动
磁头臂
技
机构
磁盘盘片
术
基
底座
础
安装孔
读写磁头
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硬磁盘的组成
计 1)磁盘 Media
算 机
Media的基板是金属或玻璃材质制成，为达到高密度高稳 定的质量，基板要求表面光滑平整，不可有任何暇疵，然后 再将磁粉Coating 溅渡到基板表面上，最后再涂上保护润滑
面密度：=位密度*道密度
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硬磁盘的性能指标
计 1.容量
算 容量永远是硬磁盘最重要的指标,其中单碟容量是硬盘相当
机 重要的参数之一，一定程度上决定着硬盘的档次高低。硬盘
硬 是由多个存储碟片组合而成的，而单碟容量就是一个存储碟
件 技
所能存储的最大数据量。硬盘厂商在增加硬盘容量时，可以 通过两种手段：一个是增加存储碟片的数量，但受到硬盘整 体体积和生产成本的限制，碟片数量都受到限制，一般都在
基 区ID并且清空数据区。
础 设置交错因子
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硬磁盘的性能指标
计 1.容量
算 容量永远是硬磁盘最重要的指标,其中单碟容量是硬盘相当
机 重要的参数之一，一定程度上决定着硬盘的档次高低。硬盘
硬 是由多个存储碟片组合而成的，wk.baidu.com单碟容量就是一个存储碟
件 技
所能存储的最大数据量。硬盘厂商在增加硬盘容量时，可以 通过两种手段：一个是增加存储碟片的数量，但受到硬盘整 体体积和生产成本的限制，碟片数量都受到限制，一般都在
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3. 记录格式
计 每一扇区除存放512字节的用户数据外，还存放着用于 算 同步、数据定位、数据校验等作用的辅助数据，这些数据 机 一般只作用于硬盘内部。
硬
件
数据
技
术
扇区标志
基
础
扇区间隙
位密度：磁道单位长度上所存储二进的个数（bPI）。
道密度：半径方向单位长度上的磁道个数（TPI）。
硬 层。此处有2项高科技，一为，如何制造出不含杂质极细微
件 的磁粉 二为，如何将磁粉均匀的Coating上去.
技 Media不可有任何污染，全程制造均需在高洁净度的
术 Clean Room内，这也是硬盘机要求需在Clean Room才能 基 拆解的原因。
础
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硬盘的内部结构
计 2)磁头组件及磁头驱动机构：
技
术
基
础
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硬磁盘的组成
计盘体及主轴驱动机构 算 机 硬 件 技 术 基 础
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硬磁盘的组成
硬盘的数据传输接口
计 最常见的数据传输接口有PATA（IDE）、SATA、SCSI 算 三种，前两种接口方式主要应用在个人PC上，而SCSI接口 机 则主要使用在服务器领域。 硬 件 技 术 基 础
计3)硬控盘制的电控路制电路位于硬盘背面，将背面电路板的安装螺丝拧下，翻开控制 算 电路板即可见到控制电路。硬盘控制电路分为：
机 ➢ 主控制芯片 硬盘数据读写指令等工作
硬 ➢ 数据传输芯片 将硬盘磁头前置控制电路读取出数据经过校正及变换后，
件
➢
经过数据接口传输到主机系统 高速数据缓存芯片 协调硬盘与主机在数据处理速度上的差异而设的。
术 5片以内；而另一个办法就是增加单碟容量。靠增加碟片来
基 扩充容量满足不断增长的存储容量的需求是不可行的。只有
础 提高每张碟片的容量才能从根本上解决这个问题。目前主流
硬盘的单碟容量大都在80GB以上。
面密度 = 位密度×磁道密度（Mb/平方英寸或Gbit/平方英寸 ）
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硬盘的使用
计 算
外部存储器
机
硬 硬盘
件 技
光盘储存系统
术 移动存储器
基
础
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外部存储器概述
计 计算机存储器系统
算
机 硬 件 技 术
reg、
计 cache、
算 机 存
内存 外
磁存 储器
储存 系
光存
磁盘 磁带
软磁盘 硬磁盘 其他磁盘存储器
CD VCD CD-R ….
基
统
储器
DVD DVD-R ….
础
外存的特点：
半导体 Flash电子
存储器
盘
容量大、单位容量成本低、非易失性、寻址和访问速度慢、存储体 可更换等。
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硬盘系统
硬盘的发展
计 算
1956年，IBM发明世界上第一台硬盘（IBM350），1973年，又发明 了Winchester(温氏)硬盘（IMB3340）。其核心就是：磁盘片被密封、固
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计 硬盘的连线
算
机
硬
件
技
S-ATA连 线
术
基
础
硬磁盘的组成
A TA （ ID E )连 线
IDE电源连线
S-ATA 电 源 转 接 线
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2. 磁道、扇区和柱面
计 算 机 硬 件 技 术 基 础
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2. 磁道、扇区和柱面
计 算 机 硬 件 技 术 基 础